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habe folgende Aufabe und komme nicht wirklich weiter...

Aufgabe:

Die Bewegung einer Masse wird durch die Differentialgleichung: v′(t) + 4v(t) = cos(2t)

beschrieben, wobei v=v(t) die Geschwindigkeit der Masse zum Zeitpunkttbeschreibt. BestimmenSie das Weg-Zeit-Gesetz x=x(t) für die Anfangswegmarke x(0) = 1, wenn der Körper zur Zeit t= 0 aus der Ruhe heraus startet


Habe folgendermaßen umgestellt: v'(t)=-4v(t)+cos(2t)

DGLs 1. Ordnung löse ich immer mit folgender "Lösungsformel" -> y= yh + yp

Die homogene Lösung bestimme ich folgender Maßen:

$$c*e^{\int_{}^{}f(x) \cdot dx}$$

$$c*e^{\int_{}^{}-4 \cdot dx} $$

$$c*e^{-4t }$$


Die partikuläre Lösung bestimme ich so:

$$c*e^{-4t }*\int_{}^{}\frac{cos(2t)}{c*e^{-4t}}$$


Nun wenn man die partikuläre Lösung bestimmen will und das Integral lösen will bricht ja man sich förmlich die Finger...

Daher denke ich, dass Ich irgendwas vergessen oder irgendwo einen Fehler eingebaut habe. Wäre für Hinweise dankbar.


VG

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Hallo,

Fehler hast Du nicht gemacht. Die homogene Lösung stimmt.

Das Integral ∫cos(2t) e^(4t) dt kannst Du mittels 2 -maliger part.Integration lösen, kommst aber in eine "Unendlichkeistschleife" Mit dem " Trick" addiere 1/4 ∫cos(2t) e^(4t) dt auf beiden Seiten wird das Integral dann gelöst.

siehe Integralrechner:

https://www.integralrechner.de/

Avatar von 121 k 🚀

Das ist ja eigentlich eine fiese Aufgabe, vorallem wenn sowas in der Klausur dran kommt...

Wie kommt man den auf den Trick? Gibt es da eine gewisse Regelmäßigkeit?

Immer , wenn Du nach 2 -maliger partieller Integration auf der rechten Seite das "Ausgangsintegral" bekommst ,greift dieser "Trick"

\( \int e^{4 t} \cos (2 t) d t=\frac{1}{8} e^{4 t} \sin (2 t)+\frac{1}{4} e^{4 t} \cos (2 t)-\frac{1}{4} \int e^{4 t} \cos (2 t) d t \)

Zum Glück kommt sowas relativ selten vor.

Wäre "gemein" , wenn das in einer Klausur vorkommt.

Das ist eine Aufgabe einer Altklausur ... deshalb hab ich ja gefragt, freue mich jetzt schon auf solche Aufgaben...

Aber trotzdem Vielen Dank für deine Hilfe!

Hier ein Link mit einer sehr ähnlichen Aufgabe:(allerdings in English)

https://www.bing.com/videos/search?q=integral+e%5e+x+cos+2x+youtube&docid=608019931376386534&mid=774BE130C62F392A8682774BE130C62F392A8682&view=detail&FORM=VIRE

Nachtrag: Du mußt die Aufgabe immer so lösen, wie es behandelt wurde, sonst gibt es Punktabzug.

Ich habe Dir das so erklärt, wie Du es getan hast.(Variation der Konstanten)

Natürlich geht es auch über die Ansatzmethode , wenn Ihr diese behandelt habt.

Wäre "gemein" , wenn das in einer Klausur vorkommt.

Hängt davon ab, welchen Lösungsweg zur Bestimmung einer partikulären Lösung der Kandidat wählt.

Naja gibt es einen besseren/leichteren Lösungsweg? @hj2166?

Wähle den Ansatz   v(t) = a*sin(2t) + b*cos(2t)

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